車床的發(fā)展大致可區(qū)分成四個(gè)階段,雛型期,基本架構(gòu)期、獨(dú)立動(dòng)力期與數(shù)值控制期,底下將針對(duì)其發(fā)展的過(guò)程加以介紹。
車床的誕生不是發(fā)明出來(lái)的,而是逐漸演進(jìn)而成,早在四千年前就記載有人利用簡(jiǎn)單的拉弓原理完成鉆孔 的工作,這是有記錄最早的工具機(jī),即使到目前仍可發(fā)現(xiàn) 以人力做為驅(qū)動(dòng)力的手工鉆床,之后車床衍生而出,并被 用于木材的車削與鉆孔,英文中車床的名稱 lathe(lath 是 木板的意思 ) 就是由此而來(lái),經(jīng)過(guò)數(shù)百年的演進(jìn),車床的 進(jìn)展很慢,木質(zhì)的床身,速度慢且扭力低,除了用在木工 外,并不適合做金屬切削,直到工業(yè)革命前。這段期間可 稱為車床的雛型期。 ( 如左圖 )
18 世紀(jì)開始的工業(yè)革命,象征著以工匠主導(dǎo)的農(nóng)業(yè)社會(huì)結(jié)束,取而代之的是強(qiáng)調(diào)大量生產(chǎn)的工業(yè)社會(huì), 由于 各種金屬制品被大量使用,為了滿足金屬另件的加工,車床成了關(guān)鍵性設(shè)備, 18 世紀(jì)初車床的床身已是 金屬制,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變大更適合做金屬切削,但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 只能做車削與螺旋方面的加工,到了 19 世紀(jì)才有完全以鐵制 零件組合完成的車床,再加上諸如螺桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)入, 一部具有基本功能的車床總算開發(fā)出來(lái)。但因動(dòng)力只能靠人 力、獸力或水力帶動(dòng),仍無(wú)法滿足需求,只能算是剛完成基 本架構(gòu)的建構(gòu)。 ( 如右圖 )
瓦特發(fā)明了蒸氣機(jī),使得車床可藉由蒸氣產(chǎn)生動(dòng)力用來(lái)驅(qū)動(dòng)車床運(yùn) 轉(zhuǎn),此時(shí) 車床的動(dòng)力是集中一處,再藉由皮帶與齒輪的傳遞分散到工廠各處的車床, 20 世紀(jì)初擁有獨(dú)立動(dòng)力源的動(dòng)力車床 (engine lathe) 終于被開發(fā) ( 見圖三 ) ,也將車床帶到新的領(lǐng)域。此期間拜福特公司大量生產(chǎn)汽車所賜,許多汽車零件必須以車床加工,為了確保零件供應(yīng)充足,供貨商必須大量采購(gòu)車床才能應(yīng)付所需,即使到今天車床的發(fā)展仍受到汽車產(chǎn)業(yè)的榮枯所左右。
20 世紀(jì)中,計(jì)算機(jī)被發(fā)明,不久計(jì)算機(jī)即被應(yīng)用在工具機(jī)上,數(shù)值控制車床逐漸取代傳統(tǒng)車床成為工廠 利器 ,生產(chǎn)效率倍增,零件加工精度更是大幅提升,且隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件日趨進(jìn)步與成熟,許多以往視為 無(wú)法加工的技術(shù)一一被克服, cnc 化工具機(jī)的比率成了國(guó)家現(xiàn)代化 的重要指標(biāo)。 ( 如左圖 )
從歷史的角度來(lái)看促使車床發(fā)展除了 18 世紀(jì)工業(yè)革命與 20 世 紀(jì)汽車業(yè)興起是主因外,另一項(xiàng)主因是切削刀具的進(jìn)步,早期使用 的切削刀具材質(zhì)是碳鋼,切削速度只能限制在 20m/min 以下,而且 加工精度不佳,之后刀具材質(zhì)采用合金鋼,仍至今日的陶瓷刀具, 切削速度更提升到 1000m/min 以上,于是車床轉(zhuǎn)速愈來(lái)愈高,進(jìn)給 速度也愈來(lái)愈快,而且加工精度也從百年前的 1mm 大幅提0.001mm ,進(jìn)步之快除了刀具的改良與技術(shù)的提升,當(dāng)然有數(shù)值控制的配合也是最大的功臣。